หน่วยที่ 13 การซิงโครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบต่าง ๆ

หนว่ ยที่ 13การซิงโครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบต่าง ๆจดั ทาโดย ครปู ราณทิพย์ ชนวีร์จารุณัฐ

วชิ า วงจรพัลส์และสวติ ชงิ 2105-2006หนว่ ยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบตา่ ง ๆสาระการเรียนรู้ 2. วงจรฟลปิ ฟลอปเบื้องต้น 1. การซงิ โครไนซ์ 4. D ฟลปิ ฟลอป 3. RS ฟลิปฟลอป 6. JK ฟลิปฟลอป 5. T ฟลิปฟลอปจุดประสงคก์ ารเรยี นรู้จดุ ประสงค์ทัว่ ไป 1. เพ่ือให้นักเรียนมีความรู้ และเข้าใจเก่ยี วกับการซิงโครไนซ์และฟลิปฟลอป แบบต่างๆ2. เพอ่ื ให้มีกิจนสิ ัยในการพัฒนาคุณธรรม จรยิ ธรรมหน่วยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบตา่ งๆ 1-22

วชิ า วงจรพลั ส์และสวติ ชิง 2105-2006จดุ ประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม1. บอกความหมายของการซิงโครไนซ์ได้2. อธิบายการทางานของวงจรฟลิปฟลอปท่ีใช้ทรานซสิ เตอร์ได้3. อธิบายคณุ สมบัติของ RS ฟลปิ ฟลอปได้4. อธบิ ายคุณสมบัตขิ อง D ฟลปิ ฟลอปได้5. อธิบายคุณสมบตั ิของ T ฟลปิ ฟลอปได้6. อธิบายคณุ สมบตั ขิ อง JK ฟลปิ ฟลอปได้7. มีการพัฒนาคุณธรรม จริยธรรม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ท่ีผู้สอน สามารถสังเกตเห็นได้ในด้านมนุษยสัมพันธ์ มีวินัยใช้วัสดุอุปกรณ์ ความ รับผดิ ชอบ ตรงต่อเวลาละเอยี ดรอบคอบ มีความกระตือรือร้นในการทางาน เชอื่ ม่ันในตนเอง ซือ่ สัตยส์ จุ ริต สนใจใฝ่รู้ รกั สามัคคีหนว่ ยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบตา่ งๆ 2-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-20061. การซิงโครไนซ์ การซิงโครไนซ์ (Synchronize) หมายถงึ การทางานให้ได้จังหวะกันน่ันคือการทางานหรือหยดุ การทางานที่พร้อมเพรียงกนั ทาให้การควบคุมการทางานทาได้ง่าย โดยใช้สัญญาณพัลส์ หรือ สัญญาณนาฬิกา (CK) 2 สัญญาณมาผสมเข้าด้วยกันน่ันคือ สัญญาณพัลส์ความถี่ต่ากับสัญญาณพัลส์ความถ่ีสูง เพ่ือใช้ในการสร้างสัญญาณควบคุมวงจรอน่ื ๆหนว่ ยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 3-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 วงจรซงิ โครไนซ์ทีน่ ยิ มใชก้ ันมาก คือ วงจรแอนดเ์ กต และ SamplingGate ตัวอยา่ งการใชว้ งจรแอนดเ์ กต ซิงโครไนซก์ บั วงจรอะสเตเบิลPULSE A AND + YE + EB 0 12 3 0 12ASTABLE รูป การใชว้ งจรแอนเกตเพ่ือการซิงโครไนซ์สญั ญาณ การใช้วงจรแอนด์เกต เพื่อการซิงโครไนซ์สัญญาณ สาหรับแอนด์เกตน้ันสญั ญาณเอาต์พตุ จะเป็น “1” ได้ ต้องปอ้ นสญั ญาณอินพุตทั้งสองใหม้ ีคา่ เป็น “1” ทั้งคู่หนว่ ยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบตา่ งๆ 4-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวิตชิง 2105-20062. ฟลปิ ฟลอปเบอ้ื งต้น ฟลปิ ฟลอป (Flip Flop) เปน็ มลั ติไวเบรเตอร์ชนดิ ไบสเตเบิลมลั ติไวเบรเตอร์ โดยมเี อาตพ์ ตุ คงที่ 2 สภาวะ สาหรับเอาต์พุตทั้งสองจะต้องตรงขา้ มกนั เสมอ ฟลปิ ฟลอปจะมีการทางานอยใู่ นรปู ของลอจิก “1” และลอจกิ “0” วงจรทท่ี างานจะเปน็ ลอจิก “0” วงจรที่ไมท่ างานจะเป็นลอจิก “1” เอาต์พุตท่ถี ูกส่งออก2 คา่ เปน็ 2 สถานะ คือ Q และ ซึ่งเอาตพ์ ุตทัง้ สองน้จี ะมคี ุณสมบัติตรงข้ามกันเสมอ วงจรฟลิปฟลอปเบื้องต้นหน่วยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบต่างๆ 5-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวิตชงิ 2105-2006 +VCC RL RL R R2 R2 Q Q R1 R1S Q3 Q4 Q1 Q2รูป วงจรฟลิปฟลอปเบอื้ งตน้หนว่ ยท่ี 13 การซิงโครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 6-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวิตชิง 2105-2006 3. RS ฟลิปฟลอป RS ฟลิปฟลอป (RS Flip Flop) เปน็ ฟลปิ ฟลอปแบบแรกท่ีถูกสร้างขึ้นมาใช้ในการเกบ็ ขอ้ มูลในรปู ของดจิ ติ อลขนาด 1 บิต โดยมีอนิ พุตควบคุม 2 อินพตุR QR R QQ QS S QQS RS รูป RS ฟลิปฟลอปสร้างจากนอรเ์ กตทีไ่ ม่มสี ญั ญาณนาฬกิ าควบคุมหน่วยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบตา่ งๆ 7-22

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวติ ชิง 2105-2006 พุ พุ ภ วะRS QQ ข ง พุ00 QQ01 10 ไ ่ ่ยี แ ง10 01 ซ11 -- ีซ ห ดไ ่ได้รูป ตารางความจริงของ RS ฟลิปฟลอปทที่ าจากนอรเ์ กตหนว่ ยที่ 13 การซิงโครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบต่างๆ 8-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวิตชิง 2105-2006 ในสภาวะทีใ่ หอ้ ินพุต R และอนิ พตุ S เปน็ “1” ทงั้ คู่ วงจรจะไมท่ างานสภาวะเอาต์พตุ กาหนดไม่ได้ เขยี นเป็นไดอะแกรมตามเวลาได้ VCC 1R0S 1 0Q 1 01 tQ0 t0 t1 t2 t3 t4รูป ไดอะแกรมเวลา RS ฟลิปฟลอปสรา้ งจากนอรเ์ กตทไ่ี ม่มีสัญญาณนาฬิกาควบคุมหนว่ ยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบต่างๆ 9-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชิง 2105-2006RS ฟลิปฟลอปแบบมีสญั ญาณนาฬกิ าRA QR R QQ Q S SQ Q B สัญลกั ษณ์SRS ฟลปิ ฟลอปทม่ี ีสญั ญาณนาฬกิ าควบคมุรูป RS ฟลปิ ฟลอปท่ีมีสญั ญาณนาฬิกาควบคุมหนว่ ยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบต่างๆ 10-22

วิชา วงจรพัลส์ และ สวติ ชิง 2105-2006 (CK) พุ พุ ภ วะ RS QQ ข ง พุ0 XX QQ1 00 QQ ไ ่ ีย่ แ ง1 01 10 ไ ่ ่ยี แ ง1 10 011 11 -- ซ ีซ ไ ่ ้งตารางความจริงของ RS ฟลิปฟลอปที่มสี ัญญาณนาฬิกาควบคุมหนว่ ยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบตา่ งๆ 11-22

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 ในสภาวะที่ใหอ้ ินพตุ R และอนิ พุต S เป็น “1” ทั้งคู่ ในสภาวะนจ้ี ะไมใ่ ชง้ าน เขียนเป็นไดอะแกรมตามเวลาได้ VCC 1CK 0 1S 0 1R 0 1 tQ t1 t2 0 t0รูป ไดอะแกรมเวลา RS ฟลปิ ฟลอปทมี่ ีสญั ญาณนาฬกิ าควบคุมหนว่ ยท่ี 13 การซิงโครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบต่างๆ 12-22

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวิตชิง 2105-20064. D ฟลิปฟลอป D ฟลิปฟลอป (D Flip Flop) ถูกสรา้ งขึ้นมาเพอ่ื เก็บข้อมูลขนาด 1บติ มอี ินพุตควบคุมอนิ พุตเดียวก็ คือ ขา D ตารางความจริงDD Q Q DQQ 001 Q Q 110สัญลกั ษณ์ รูป สัญลักษณ์และตารางความจรงิ ของ D ฟลปิ ฟลอปหนว่ ยท่ี 13 การซิงโครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 13-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 D ฟลปิ ฟลอปท่ใี ชง้ านมกั จะถูกควบคุมดว้ ยสญั ญาณนาฬิกา (CK) เพอ่ื ให้สามารถควบคมุ การทางานของ D ฟลปิ ฟลอปไดต้ ามต้องการ D ฟลิปฟลอปแบบมีสัญญาณนาฬกิ าควบคมุ การทางานDD QQ DD QQQQ QQข ขข ข ขงรูป วงจร D ฟลปิ ฟลอปแบบมสี ัญญาณนาฬิกาควบคมุหนว่ ยที่ 13 การซิงโครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบต่างๆ 14-22

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 พุ พุ (CK) D QQ NC NC 0X 01ห0 10ห1 ง ว งข ง D เอาต์พุต Q จะมีค่าเท่ากับอินพุต D เม่ือมีสัญญาณนาฬิกา CKป้อนเขา้ มาควบคุม แสดงการทางานของ D ฟลิปฟลอปได้ตามตารางความจรงิหนว่ ยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 15-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชิง 2105-2006D ข่ี ข ขQ . ได ะแ วDQ ี่ข ข ง . ได ะแ วรูป ไดอะแกรมตามเวลาของ D ฟลิปฟลอปหนว่ ยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบต่างๆ 16-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวิตชิง 2105-20065. T ฟลปิ ฟลอป T ฟลิปฟลอป (T Flip Flop) เป็นฟลิปฟลอปที่มีอินพุตเดียวและจะเปลย่ี นสภาวะทุกคร้งั ทม่ี สี ญั ญาณนาฬกิ าเขา้ มาทีอ่ ินพุต TQQ Q Q QTTQQ Qข ขข ข ขข งรปู สัญลักษณ์ ของ T ฟลิปฟลอปหนว่ ยท่ี 13 การซิงโครไนซ์ และฟลปิ ฟลอปแบบต่างๆ 17-22

วชิ า วงจรพัลส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 (CK) พุ Qห Qง ว งข ง Tความกวา้ งของพัลส์ทางเอาตพ์ ุตจะ Q ่ีข ข ขกว้างกว่าพัลส์ทางอนิ พุตเปน็ เท่าตวั เขยี นเปน็ ไดอะแกรมตามเวลา ได ะแ วสญั ญาณนาฬิกาขอบขาขน้ึ และนาฬกิ าขอบขาขึ้นขอบขาลง Qหนว่ ยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ ได ะแ ว ี่ข ข ง รูป ไดอะแกรมเวลาของ T ฟลิปฟลอป 18-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวิตชงิ 2105-20066. JK ฟลปิ ฟลอป JK ฟลปิ ฟลอป (JK Flip Flop) สรา้ งข้นึ มาเพือ่ แกป้ ญั หาRS ฟลิปฟลอปทม่ี ีขอ้ เสยี ในกรณีท่ีปอ้ นสญั ญาณอินพุตเข้า R = 1 , S = 1แลว้ ทาให้เอาต์พุตของ RS ฟลิปฟลอป กาหนดไมไ่ ดห้ รือไม่ใช้งานนั้นJ J QQ JJ QQKK QQ KK QQ่ี ี ข ข ข ่ี ี ข ขง รูป สัญลกั ษณ์ของ JK ฟลิปฟลอปหนว่ ยที่ 13 การซิงโครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 19-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวติ ชงิ 2105-2006 (CK) พุ พุ ภ วะ RS QQ ข ง พุ 0 XX QQห 00 QQ ไ ่ ยี่ แ งห 10 10 ไ ่ ย่ี แ งห 01 01ห 11 QQ ซ ีซ งข้ตารางความจริงของ JK ฟลิปฟลอปหนว่ ยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 20-22

วิชา วงจรพลั ส์ และ สวติ ชิง 2105-2006 สรปุ การซิงโครไนซ์ (Synchronize) หมายถึง การทางานให้ได้จังหวะกันน่ันคือการทางานหรือหยุดการทางานที่พร้อมเพรียงกัน ทาให้การควบคุมการทางานทาได้ง่าย โดยใช้สัญญาณพัลส์ หรือ สัญญาณนาฬิกา (CK) 2 สัญญาณมาผสมเข้าด้วยกัน การซิงโครไนซ์เป็นวิธีการที่ทาให้เกิดการกาหนดค่า การบังคับ หรือการเรียงลาดบั ของเหตุการณ์บนสัญญาณข้อมลู ขา่ วสาร ฟลิปฟลอปเป็นมัลติไวเบรเตอร์ชนิดไบสเตเบิลมัลติไวเบรเตอร์ซ่ึงเป็นอุปกรณ์ที่ภายในสร้างข้ึนมาจากวงจรลอจกิ เกตพ้ืนฐาน และมีบทบาทต่อวงจรท่ีใช้ในการนับเลขดิจิตอล รีจิสเตอร์ ช้ินส่วนหน่วยความจาในคอมพิวเตอร์และวงจรรับส่งข้อมูลเป็นอยา่ งมาก โดยคุณสมบตั ิของฟลิปฟลอปจะมเี อาต์พุตคงทีอ่ ยู่ 2 สภาวะหนว่ ยที่ 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบต่างๆ 21-22

วชิ า วงจรพลั ส์ และ สวิตชงิ 2105-2006และเอาต์พุตคงท่ี 2 สภาวะจะต้องตรงกนั ข้ามกันและจะไม่ยอมให้เอาต์พุตท้ังสองอยู่ในสภาวะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงเอาต์พุตนี้จะต้องมีอินพุตพัลส์มากระตุ้นให้มีการเปล่ียนสภาวะไป การท่ีเอาต์พุตมีสภาวะคงตัว 2 สภาวะ และคงอยู่ในสภาวะใดสภาวะหนึ่งโดยไม่จากัดเวลาจนกว่าจะมีสัญญาณอินพุตพัลส์มากระตุ้นให้เปล่ียนสภาวะไป โดยท่ี ฟลิปฟลอป ผลิตมามีหลายชนดิ เช่น RS ฟลิปฟลอป, D ฟลิปฟลอป, T ฟลิปฟลอป , JK ฟลิปฟลอป ซึง่ ฟลิปฟลอป แต่ละชนดิ กจ็ ะมีคุณสมบัติท่ีแตกต่างกันไป การซิงโครไนซ์ใช้สาหรับวงจรนับ ที่แบ่งตามสัญญาณการควบคุมได้ 2ชนดิ คอื วงจร Asynchronous counter และวงจร Synchronous counter นาฟลิปฟลอปมาประยุกต์ใช้งานในวงจรนับ วงจรหน่วยความจา วงจรเล่อื นข้อมูลในระบบดจิ ิตอลหน่วยท่ี 13 การซงิ โครไนซ์ และฟลิปฟลอปแบบต่างๆ 22-22